張 蕊，李馨語(yǔ)，牛 萌，史花轉(zhuǎn)，凌陳月

（1.延安大學(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000；3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司吐哈油田分公司，新疆 鄯善 838200）

近幾年，吳起地區(qū)在長(zhǎng)8 油層組的油氣勘探取得了重大的進(jìn)展，但是對(duì)于長(zhǎng)8 油層組的研究程度相對(duì)較為薄弱[1-2]，因此，很有必要對(duì)吳起地區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層做深入研究。本文針對(duì)鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層傷害問(wèn)題，收集研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)資料，并結(jié)合室內(nèi)敏感性實(shí)驗(yàn)，利用現(xiàn)代巖樣分析技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)層潛在損害因素進(jìn)行了綜合研究，找出了研究區(qū)油氣層的損害因素，通過(guò)鉆井液的固、液相損害油氣層機(jī)理研究，形成了適合該儲(chǔ)層的鉆井完井液和壓井液，最終提出具有現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)值的油氣層保護(hù)措施。

1 儲(chǔ)層特征分析

1.1 儲(chǔ)層地質(zhì)特征

吳起地區(qū)長(zhǎng)8 油層組地處伊陜斜坡西部，西臨天環(huán)坳陷，屬于典型的低滲油氣藏，油層埋藏深，地下情況復(fù)雜，潛在損害因素多，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)，勘探成本高，因此，能否有的放矢地?cái)U(kuò)大勘探范圍，搞清楚吳起地區(qū)儲(chǔ)層傷害的機(jī)理至關(guān)重要[3－4]。

1.2 儲(chǔ)層物性特征

據(jù)200 多塊樣品分析資料顯示，該地區(qū)儲(chǔ)層的物性條件較差?？紫抖茸畲?.76%，最小0.15%，平均0.96%，其中孔隙度小于1%的樣品占72.28%，滲透率最大29.65×10-3μm2（由于該分析法其精度只能達(dá)到0.01×10-3μm2，無(wú)法求全部樣品的平均值）。按照SY/T 5336—1996《巖心常規(guī)分析方法》，在吳起油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層200 塊巖心分析樣品中，孔隙度大于12%的Ⅰ級(jí)儲(chǔ)層樣品只有2 個(gè)，占總樣品數(shù)的1%，孔隙度在6%～12%的Ⅱ級(jí)儲(chǔ)層樣品有18 個(gè)，占總樣品數(shù)的9%，孔隙度在2%～6%的Ⅲ級(jí)儲(chǔ)層樣品有50 個(gè)，占總樣品數(shù)的25%，孔隙度小于2%的儲(chǔ)層樣品有130 個(gè)，占總樣品數(shù)的65%，屬于致密的Ⅳ級(jí)儲(chǔ)層（表1）。

表1 研究區(qū)儲(chǔ)集層劃分樣品級(jí)別統(tǒng)計(jì)表

1.3 儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)

孔喉結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的幾何形狀、大小、分布以及相互連通關(guān)系，將孔隙空間劃分為孔隙與喉道，喉道的大小、分布以及幾何形態(tài)是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力和滲透物性的主要因素[5]。28 個(gè)樣品的壓汞分析表明，該儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)差，排驅(qū)壓力高，平均值達(dá)到12.37 MPa。中值喉道半徑小，分選系數(shù)2.60%，分選差，歪度系數(shù)1.36，屬于細(xì)歪度，孔隙度在0.4%～4.8%、平均孔隙度1.17%，說(shuō)明孔喉具有分選較差、歪度細(xì)、結(jié)構(gòu)差等主要特征。

2 儲(chǔ)層潛在損害因素分析

2.1 固相顆粒及微粒的損害

鉆井完井液及其濾液流動(dòng)損害實(shí)驗(yàn)證明，鉆井液、完井液中的固相顆粒（直徑大于1 μm）、微粒（直徑1～0.05 μm）及粒徑更小的固相組分與其他各種組分以泥餅的形式損害井眼周圍淺表層孔隙、喉道、裂縫，而粒徑極小的微粒則可以沿新形成的孔隙、喉道、裂縫向更深地層侵入[6-7]。在鉆井、完井液侵入儲(chǔ)層的過(guò)程中，一部分的微粒被巖石孔喉表面吸附而形成了“泥膜”，導(dǎo)致孔隙通道的滲流能力下降，影響儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力[8]。

2.2 濾液對(duì)儲(chǔ)層的傷害

鉆井完井液濾液由于濾膜形成、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、微粒運(yùn)移、水鎖和化學(xué)沉淀，將對(duì)小裂縫造成嚴(yán)重甚至致命的損害。對(duì)于低滲微裂縫儲(chǔ)層，由于毛細(xì)管壓力的作用，濾液入侵造成水鎖傷害和賈敏效應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲流率下降[9]。

2.3 應(yīng)力敏感損害

從油氣層投入鉆探開(kāi)始，包括在以后的試油、酸化、壓裂采油和注水等作業(yè)過(guò)程中，油氣層的應(yīng)力都在發(fā)生變化。當(dāng)巖石所受外應(yīng)力升高時(shí)，巖石在整體上受壓變形，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)裂縫閉合。因此，如采用欠平衡鉆井，應(yīng)該控制欠平衡壓差，在試油（采）過(guò)程中或在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制采油速度，避免由于應(yīng)力變化而造成裂縫張開(kāi)度降低而造成應(yīng)力敏感傷害[4]。

3 實(shí)驗(yàn)部分

針對(duì)該儲(chǔ)層的特點(diǎn)以及對(duì)潛在傷害因素的分析預(yù)測(cè)，著重對(duì)壓力敏感性如速敏性、水敏性、鹽敏性、堿敏性和酸敏性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，敏感性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 研究區(qū)儲(chǔ)層敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 速敏性

（1）儲(chǔ)層的速敏性是指儲(chǔ)層中的地層微粒隨流動(dòng)液體運(yùn)移而堵塞儲(chǔ)層喉道造成滲透率降低的現(xiàn)象。速敏性評(píng)價(jià)的目的就是確定儲(chǔ)層是否存在流速敏感及存在敏感性的程度，找出巖心的臨界流速Vc，以便為勘探確定合理的工作制度，為開(kāi)發(fā)確定合理的注采速度[10]。

（2）速敏性對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層傷害的程度：通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)研究區(qū)除少數(shù)樣品無(wú)速敏性外，大部分樣品臨界流量低于1.00 mL/min，多在0.25 mL/min 左右，少數(shù)樣品超過(guò)1.00 mL/min，長(zhǎng)8 儲(chǔ)層20 井樣品臨界流速為0.38 m/d，損害程度為中偏強(qiáng)。

3.2 水敏性、鹽敏性

（1）水敏性指水的敏感性，水敏實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖谴_定儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)弱的程度，為工作液是否需要防膨措施提供依據(jù)。用水敏性評(píng)價(jià)指標(biāo)Lw 來(lái)判斷水敏性強(qiáng)弱。Lw越大，儲(chǔ)層的水敏性越弱，反之則越強(qiáng)。

（2）鹽敏性是指鹽度敏感性，當(dāng)高于地層水礦化度的外來(lái)工作液進(jìn)入油氣層后，將可能引起黏土的收縮、失穩(wěn)、脫落；當(dāng)?shù)陀诘貙铀V化度的工作液濾液進(jìn)入油氣層后，則可能引起黏土的膨脹和分散，這些現(xiàn)象都會(huì)引起儲(chǔ)層滲透率的下降。臨界鹽度CC 為評(píng)價(jià)指標(biāo)，反映巖心滲透率隨外來(lái)液體礦化度下降時(shí)而出現(xiàn)大幅度下降的現(xiàn)象。其判斷標(biāo)準(zhǔn)為CC 值越小，鹽度敏感性越強(qiáng)；反之，鹽度敏感性越弱[11]。

（3）水敏-鹽敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：長(zhǎng)8 儲(chǔ)層20 井水敏指數(shù)分別為0.01、0.55、0.54，是無(wú)-中偏強(qiáng)水敏，臨界鹽度分別為11 930 mg/L、23 860 mg/L、5 965 mg/L。

3.3 堿敏性

（1）堿敏性評(píng)價(jià)目的：為降低工作液對(duì)套管的腐蝕和保持工作液的良好性能，除酸化和酸洗液外，其他工作液（如鉆井液、射孔液等）均為堿性液體。當(dāng)濾液進(jìn)入儲(chǔ)層后，一方面可與儲(chǔ)層中的黏土礦物發(fā)生反應(yīng)，使水敏性增強(qiáng)，另一方面可使地層水中的Ca2+、Mg2+等離子反應(yīng)，以Ca（OH）2，CaCO3等沉淀析出而堵塞儲(chǔ)層通道。這兩方面的最終結(jié)果都是使儲(chǔ)層的滲透率降低。這種由堿性液體引起的儲(chǔ)層滲透率降低的現(xiàn)象稱為儲(chǔ)層的堿敏性，而堿敏性的強(qiáng)弱又決定了儲(chǔ)層滲透率降低的大小[12]。

（2）堿敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：該地區(qū)堿敏指數(shù)為14.5%～67.1%，為弱堿敏到強(qiáng)堿敏范圍，變化幅度較大。長(zhǎng)8儲(chǔ)層20 井三塊樣品堿敏指數(shù)分別為0.37、0.22、0.25，一個(gè)樣品為中等堿敏，兩個(gè)樣品為弱堿敏。

3.4 酸敏性

（1）酸敏性評(píng)價(jià)的目的：酸敏性是指酸度敏感性，當(dāng)外來(lái)酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后，儲(chǔ)層中酸敏性礦物會(huì)與其發(fā)生反應(yīng)，生成沉淀或釋放出微粒，堵塞儲(chǔ)層孔喉通道，造成滲透率下降的現(xiàn)象稱為酸敏性。酸敏性評(píng)價(jià)的目的是了解酸化儲(chǔ)層后是否會(huì)造成儲(chǔ)層損害及損害的程度，以便為確定儲(chǔ)層是否可以酸化及采取什么措施酸化提供參考依據(jù)。酸敏性以酸敏指數(shù)La（最終滲透率Kend與初始滲透率Kw的比值）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，La 值越大，儲(chǔ)層的酸敏性越弱；反之，則越強(qiáng)[13]。

（2）酸敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：由收集到的儲(chǔ)層酸化資料表明，在現(xiàn)場(chǎng)7 口井的16 次酸化作業(yè)中，酸化效果較好的7 次，效果不顯著的8 次，1 次產(chǎn)量下降。長(zhǎng)8 儲(chǔ)層20 井三塊樣品中，一塊樣品酸敏傷害程度為中等，酸敏指數(shù)為0.60，兩塊樣品無(wú)酸敏。

4 儲(chǔ)層保護(hù)措施

4.1 屏蔽暫堵技術(shù)

為防止固相顆粒對(duì)油氣層的傷害，常用的方法是屏蔽暫堵技術(shù)，全國(guó)大多數(shù)油田已普遍使用屏蔽暫堵技術(shù)來(lái)保護(hù)油氣層，并取得了較好的效果。一般采用暫堵劑中的架橋粒子尺寸為平均孔喉直徑的2/3，濃度一般不低于3%。屏蔽暫堵劑的顆粒以含纖維（或片狀）的復(fù)合材料為主，其中架橋粒子的粒徑為裂縫平均縫寬的0.8 倍，纖維材料通過(guò)多點(diǎn)接觸，使裂縫變成孔隙，再以充填粒子填充孔隙，填充粒子粒徑為縫寬的1/3～2/3 為佳。無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)還是在室內(nèi)進(jìn)行屏蔽暫堵工藝設(shè)計(jì)時(shí)，均是根據(jù)以上的屏蔽暫堵原則進(jìn)行粒徑匹配[14]。

根據(jù)吳起地區(qū)的儲(chǔ)層特征，對(duì)暫堵劑提出了一定的要求：

（1）要求所選暫堵劑有良好的封堵裂縫能力，由于剛性材料在裂縫表面很難形成穩(wěn)定的架橋，即使形成一定的橋堵，在波動(dòng)的壓力作用下（如鉆井正壓差上升），橋堵顆粒會(huì)隨之失效，大量固相顆粒會(huì)隨鉆井液進(jìn)入裂縫深處對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)一步嚴(yán)重傷害。由纖維狀暫堵顆粒與剛性材料組合成的復(fù)配材料在裂縫處相互膠結(jié)成團(tuán)，形成了多點(diǎn)接觸，在正壓差作用下，能夠變形嵌入裂縫處形成穩(wěn)定的架橋及堅(jiān)實(shí)的屏蔽環(huán)，有利于防止鉆井液對(duì)油氣層造成的傷害。

（2）應(yīng)當(dāng)對(duì)多種縫寬的裂縫均有一定的堵塞能力，如果所選材料僅對(duì)某一縫寬的裂縫有封堵能力，那么，對(duì)于比這縫寬小的孔喉或是微裂縫，封堵材料無(wú)法形成橋堵，濾液及微小固相顆粒將浸入裂縫深處，而對(duì)于較大的縫隙，封堵材料將會(huì)跟隨鉆井液深入裂縫深部，對(duì)地層造成更大的傷害，不利于油氣層的保護(hù)[15]。

（3）有一定的返排解堵能力，封堵材料中的纖維材料由表面可被水潤(rùn)濕、但不溶于水、不規(guī)則形狀和長(zhǎng)短級(jí)配的多種纖維形成纖維網(wǎng)，由不同粒徑的剛性粒子形成支撐骨架，變形粒子有效、多級(jí)填充。

4.2 保護(hù)儲(chǔ)層的低固相鉆井液

4.2.1 材料與鉆井液的配伍性 采用現(xiàn)場(chǎng)井漿，把不同的封堵材料復(fù)配后加入鉆井液中，測(cè)定加入材料前后鉆井液性能的變化，評(píng)價(jià)結(jié)果（表3）表明：該暫堵劑加入鉆井液后，對(duì)鉆井液的性能幾乎無(wú)不良影響，而在暫堵材料加入鉆井液后，固相顆粒的分布會(huì)受剛性粒子的影響而改變，軟化變形粒子的增加有利于降低失水。

表3 暫堵劑比例加量對(duì)于鉆井液性能的影響

4.2.2 低固相鉆井液配方研究 研究地區(qū)地層壓力系數(shù)低，孔喉配合度低，連通性差，基質(zhì)滲透率差，在正壓差鉆井過(guò)程中，很容易出現(xiàn)液相和固相沿裂縫侵入地層，在裂縫內(nèi)部形成泥餅對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，本文以“屏蔽暫堵”為技術(shù)核心，對(duì)常用的處理劑評(píng)價(jià)篩選出滿足現(xiàn)場(chǎng)安全鉆井和保護(hù)油氣層需要的新型鉆井完井液配方及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工藝技術(shù)。

從實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)果（表4）來(lái)看，所選的暫堵劑SLD-1、EL-1 是較為適合該儲(chǔ)層的暫堵劑，將這幾種暫堵劑以2∶3 比例復(fù)配后，加入一定的油層保護(hù)劑（TYZ-7、JYP）進(jìn)行滲透率恢復(fù)值的測(cè)定，在加入TYZ-7 后的效果明顯好于JYP。因此通過(guò)采用聚合醇防止液相污染和纖維暫堵劑的復(fù)配防止固相顆粒對(duì)地層滲流通道的侵入，能夠達(dá)到很好的保護(hù)油氣層效果。為此，將此套方案作為在吳起地區(qū)廣泛推廣的保護(hù)油氣層措施。

表4 油層保護(hù)劑對(duì)滲透率恢復(fù)值的影響

5 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）吳起油田長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心樣品的壓汞分析表明，儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)差，排驅(qū)壓力高，平均值達(dá)到12.37 MPa，中值喉道半徑小，分選系數(shù)2.60%，分選差，歪度系數(shù)1.36，屬于細(xì)歪度，平均孔隙度1.17%，說(shuō)明孔喉具有分選較差、歪度細(xì)、結(jié)構(gòu)差等主要特征。

（2）該地區(qū)儲(chǔ)層主要傷害為固相顆粒進(jìn)入儲(chǔ)層或被巖石孔喉表面吸附而形成的水鎖傷害，由于濾液形成濾膜而發(fā)生的賈敏效應(yīng)。

（3）通過(guò)“五敏”實(shí)驗(yàn)，可以得出該地區(qū)水敏程度為中偏強(qiáng)、鹽敏程度弱、堿敏程度中等、存在一定的速敏現(xiàn)象，基本無(wú)酸敏。

（4）在吳起長(zhǎng)8 儲(chǔ)層的屏蔽暫堵技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)選擇纖維的封堵材料作為架橋粒子，形成多點(diǎn)接觸，再通過(guò)加入一定的充填粒子或軟化粒子，形成堅(jiān)實(shí)的屏蔽環(huán)，具有良好的保護(hù)油氣層的作用。